[发明专利]一种基于新型缺陷地结构的宽带微带耦合器

说明书

技术领域

本发明属于微波电路设计技术领域，具体的涉及一种宽带微带耦合 器。

背景技术

定向耦合器是一种具有方向性的功率分配器，在微波电路中应用广 泛。在目前迅速发展的无线通讯领域，平面结构的定向耦合器得到了越 来越广泛的应用空间。近几十年来，在各种文献上不断有新型结构的定 向耦合器方案被提出，其中尤以微带线结构来实现最为广泛。同时随着 通信领域对带宽的要求越来越高，如何研制宽带的定向耦合器也成为了 一个紧迫的课题。传统的单节λ/4微带定向耦合器的带宽相对较窄。为 了提高它的方向性和带宽，科研工作者提出了很多的改进方法，其中最 常用的方法是把λ/4耦合器级联，但这种方法增加了耦合器的尺寸和设 计的复杂性。此外还有耦合带条开槽法和渐变线法[1](顾其诤，项家 祯，袁考康.微波集成电路设计，人民邮电出版社，1978)。

传统的微波电路设计中，往往局限于电路板表面设计，为最大化开 发和利用有限的电路结构，为了满足日新月异的无线通信技术对小型化、 低成本、低功耗、便携式通信设备的要求，多芯片模块、低温共烧陶瓷 多层结构、SiP等集成技术相继问世。无论是在传统电路设计中，还是在 这些新提出的电路集成技术中，人们却忽略了电路的背面——金属接地 板的开发和利用。

1987年，E.Yablonovitch和S.John提出了光子带隙结构(photonic bandgap，简称PBG)，在微波频段又称电磁带隙结构(electromagnetic bandgap，简称EBG)[2](E.Yablonovitch，“Inhibited sponntaneous emission in solid-state physics and electronics”Phys.Rev.Lett.， 1987，58(20)：2059-2062)；[3](S.John，“Strong localization of photo in certain disordered dielectric super-lattices”，PPhys. Rev.Lett.，1987，58(23)：2486-2489)。周期光子带隙结构在某些频 段内具有抑制效应，由于提取PBG电路的等效电路和电路参数比较复杂， 因此，就增加了PBG电路应用到微波或毫米波电路中的难度。在研究 EBG(PBG)结构基础上，1999年，韩国学者J.I.Park等人提出缺陷接地 结构(defected ground structure，简称缺陷接地)[4](J.I.Park， C.S.Kim，J.Kim et al.“Modeling of a photonic band-gap and its application for the low-pass filter design”Asia—Pacific Microwave Conference，1999，2：331—334，Singapore)。和EBG(PBG) 结构类似，缺陷接地结构也是通过在电路的接地板上刻蚀出缺陷图案， 以改变介质上微带线的分布电感和分布电容。与EBG(PBG)结构比较， 缺陷接地结构仅由一个或几个缺陷单元构成，它的带隙中心频率仅由该 缺陷单元结构决定。而EBG(PBG)结构是由若干个单元组成的阵列构成， 它的带隙中心频率由阵列间距、阵列单元大小、阵列排列方式等诸多因 素决定。相比之下，缺陷接地结构简单，可以采用简单的LC等效电路建 模分析，且占用较小的电路面积，更适于微波毫米波集成电路实际应用。

发明内容

传统的单节λ/4微带定向耦合器的带宽相对较窄，不能满足通信领 域对带宽越来越高的要求，为了解决现有技术的问题，本发明的目的是 利用加载交指线的开口环缺陷接地结构缺陷接地，设计一种新型的宽带 耦合微带定向耦合器。

为了实现本发明的目的，提供具有缺陷地结构的宽带耦合微带定向 耦合器的技术方案，包括如下：

一接地层中间有一微带结构信号层；

一缺陷地结构位于微带结构信号层内。

根据本发明的实施例，采用一对微带结构的信号层，在两者长边的 内侧之间具有一间距。

根据本发明的实施例，缺陷地结构对称于间距放置，且缺陷地结构 的开口与微带结构信号层的间距重合放置。

根据本发明的实施例，所述缺陷地结构由接地层、由开口环和交指 线组成，其中：

一接地层和微带结构的信号层中间有一开口环；